RU2074144C1 - Raw material mix for preparation of chemically stable silicon-concrete of autoclave hardening - Google Patents

Raw material mix for preparation of chemically stable silicon-concrete of autoclave hardening Download PDF

Info

Publication number
RU2074144C1
RU2074144C1 SU5003066A RU2074144C1 RU 2074144 C1 RU2074144 C1 RU 2074144C1 SU 5003066 A SU5003066 A SU 5003066A RU 2074144 C1 RU2074144 C1 RU 2074144C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
quartz sand
silica
structures
manufacture
sodium hydroxide
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Всеволод Петрович Кирилишин
Original Assignee
Всеволод Петрович Кирилишин
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Всеволод Петрович Кирилишин filed Critical Всеволод Петрович Кирилишин
Priority to SU5003066 priority Critical patent/RU2074144C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2074144C1 publication Critical patent/RU2074144C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B14/00—Use of inorganic materials as fillers, e.g. pigments, for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of inorganic materials specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
    • C04B14/02—Granular materials, e.g. microballoons
    • C04B14/04—Silica-rich materials; Silicates
    • C04B14/06—Quartz; Sand

Abstract

FIELD: manufacture of building materials; may be used in manufacture of building structures reinforced with common steel (non-acid-resistant) in construction of prefabricated production buildings and structures with chemically aggressive environment without anticorrosive protection and in manufacture of decorative and facing articles for producing of durable facing of buildings in gas-laden atmosphere of the modern industrial cities, roadway coverings, floor plates, etc, instead of articles from natural stones of granite, jasper, quartz sandstone, quarzitic breccia types. SUBSTANCE: mix includes binders in the form of active crystalline modifications of silica or tridymite-cristobalite composition containing 0.1-2 mol.% of alkali metal oxides, and fluid added to mix in the form of aqueous solutions of alkali metal compounds, for instance, 5-15% sodium hydroxide. In manufacture of articles and structures by the common vibratory method of molding the mix contains, mas.%: crystalline modification of silica, 14,3; ground quartz sand, 15.6; common-grade quartz sand, 12.6; crushed rock, 51.7; aqueous solution of sodium hydroxide, 5.8. Besides, in common vibratory molding of articles and structures, the mix contains the following components, mas. %: crystalline modification of silica. 24.8; ground quartz sand, 28,4; common-grade quartz sand, 35.7; aqueous solution of sodium hydroxide, 11.1. EFFECT: reduced power consumption for manufacture of chemically stable articles and structures and their cut down cost. 3 cl

Description

Изобретение относится к производству строительных материалов и может быть использовано при изготовлении несущих строительных конструкций, армированных обычной (некислотостойкой) сталью и предназначенных для строительства сборных производственных зданий и сооружений с химически агрессивными эксплуатационными средами без противокоррозионной защиты, а также при изготовлении декоративно-облицовочных изделий для устройства долговечной наружной облицовки зданий в загазованной атмосфере современных индустриальных городов, дорожных покрытий, плит пола и т.п. взамен изделий из природного камня типа гранита, яшмы, кварцевого песчаника, кварцевой брекчии и др. The invention relates to the production of building materials and can be used in the manufacture of load-bearing building structures reinforced with ordinary (non-acid-resistant) steel and intended for the construction of prefabricated industrial buildings and structures with chemically aggressive service environments without corrosion protection, as well as in the manufacture of decorative and facing products for the device durable exterior cladding of buildings in the gassed atmosphere of modern industrial cities, road PTFE coating, floor plates, etc. instead of natural stone products such as granite, jasper, quartz sandstone, quartz breccia, etc.

Известна сырьевая смесь для приготовления химически стойкого кремнебетона автоклавного твердения, включающая химически стойкое вяжущее из 30 80 мас. тонкоизмельченного кварцевого песка с удельной поверхностью 1000 5000 см2/г и 20 70 мас. по меньшей мере одной из активных кристаллических модификаций кремнезема в виде зерен размером до 1,25 мм, выбранной из группы, состоящей из тримидата и кристобалита и содержащей 0,5 6 мол. оксидов натрия и/или калия, инертные заполнители и воду в качестве жидкости затворения для перекристаллизации тридимита и/или кристобалита в кварцевые цементирующие новообразования и твердения сырьевой смеси в процессе автоклавной обработки отформованных из нее изделий и конструкций [1]
При этом оптимальное содержание ингредиентов крупнозернистой (с крупным заполнителем) кремнебетонной смеси умеренной жесткости для изготовления изделий и конструкций по обычной технологии виброформования рекомендуется следующим, мас. [2]
Тридимит и кристобалит (ТК вяжущее) 13,8
Молотый кварцевый песок 11,3
Мелкий заполнитель (рядовой кварцевый песок) 14,6
Щебень кварцевый фракции 5 20 мм 55,1
Вода 5,2
Однако, для полного растворения активных кристаллических модификаций кремнезема с их кристаллизацией в кварц и завершения процесса твердения химически стойкого кремнебетона с использованием кварцевого песка, имеющего удельную поверхность 5000 см2/г при минимальном содержании Na2O в составе кристобалита 0,5 мол. и исходном размере его зерен 0,315 0,63 мм требуется 72 ч автоклавной обработки под давлением насыщенного водяного пара 1,2 МПа (пример 1 из [1]), а с максимальным содержанием 6 мол. Na2O в смеси кристобалита и тридимита с крупностью зерен до 1,25 мм 32 ч (пример 7 из [1]).Known raw material mixture for the preparation of chemically stable autoclaved cement concrete, including a chemically stable binder of 30 to 80 wt. fine quartz sand with a specific surface area of 1000 to 5000 cm 2 / g and 20 to 70 wt. at least one of the active crystalline modifications of silica in the form of grains up to 1.25 mm in size, selected from the group consisting of trimidate and cristobalite and containing 0.5 to 6 mol. sodium and / or potassium oxides, inert fillers and water as a mixing liquid for recrystallization of tridymite and / or cristobalite into quartz cementing neoplasms and hardening of the raw material mixture during autoclaving of molded products and structures [1]
In this case, the optimal content of ingredients of coarse-grained (with coarse aggregate) silica-concrete mixture of moderate stiffness for the manufacture of products and structures using the usual technology of vibroforming is recommended as follows. [2]
Tridimit and cristobalite (TC astringent) 13.8
Ground Quartz Sand 11.3
Fine aggregate (ordinary quartz sand) 14.6
Crushed stone quartz fractions 5 20 mm 55.1
Water 5.2
However, for the complete dissolution of active crystalline modifications of silica with their crystallization into quartz and the completion of the hardening process of chemically resistant silica concrete using quartz sand having a specific surface of 5000 cm 2 / g with a minimum content of Na 2 O in the composition of cristobalite of 0.5 mol. and the initial grain size of 0.315 0.63 mm requires 72 hours of autoclaving under a saturated vapor pressure of 1.2 MPa (example 1 from [1]), and with a maximum content of 6 mol. Na 2 O in a mixture of cristobalite and tridimite with a grain size of up to 1.25 mm 32 hours (example 7 from [1]).

Целью изобретения является сокращение энергозатрат на производство изделий и конструкций из сырьевой смеси для приготовления химически стойкого кремнебетона автоклавного твердения за счет сокращения длительности автоклавной обработки при соответствующем снижении их стоимости без ухудшения технических показателей кремнебетона и увеличения содержания дорогостоящего щелочного компонента. The aim of the invention is to reduce energy costs for the production of products and structures from the raw mix for the preparation of chemically resistant autoclaved silica concrete by reducing the autoclave processing time while reducing their cost without compromising the technical characteristics of silica concrete and increasing the content of expensive alkaline component.

Поставленная цель достигается тем, что сырьевая смесь для приготовления химически стойкого кремнебетона автоклавного твердения, включающая вяжущее с размером зерен до 1,25 мм из кристаллических модификаций кремнезема тридимит-кристобалитового состава, содержащих оксид щелочного металла и молотого песка, заполнитель и жидкость затворения, содержит указанные кристаллические модификации кремнезема с 0,1 2 мол. оксида щелочного металла и жидкость затворения в виде водного раствора соединения щелочных металлов, например гидроксида натрия 5 15%-ной концентрации (в пересчете на гидроксид щелочного металла) при обычном вибрационном способе формования изделий и конструкций она содержит указанные компоненты при их соотношении, в мас. This goal is achieved in that the raw material mixture for the preparation of chemically stable autoclaved silica concrete, including a binder with grain sizes up to 1.25 mm from crystalline modifications of silica tridimite-cristobalite composition containing alkali metal oxide and ground sand, aggregate and mixing liquid contains the specified crystalline modifications of silica with 0.1 to 2 mol. alkali metal oxide and mixing liquid in the form of an aqueous solution of a compound of alkali metals, for example sodium hydroxide 5 of 15% concentration (in terms of alkali metal hydroxide) in the usual vibrational method of forming products and structures, it contains these components in their ratio, in wt.

Указанные кристаллические модификации 14,3
Указанный молотый кварцевый песок 15,6
Рядовой кварцевый песок 12,6
Щебень 51,7
Указанный водный раствор гидроксида натрия 5,8.The indicated crystalline modifications are 14.3
Specified Ground Quartz Sand 15.6
Common quartz sand 12.6
Crushed stone 51.7
The specified aqueous solution of sodium hydroxide 5.8.

Кроме того, при обычном вибрационном способе формования изделий и конструкций она содержит указанные компоненты при следующем их соотношении, в мас. In addition, with the usual vibrational method of forming products and structures, it contains these components in the following ratio, in wt.

Указанные кристаллические модификации кремнезема 24,8
Указанный молотый кварцевый песок 28,4
Рядовой кварцевый песок 35,7
Указанный водный раствор гидроксида натрия 11,1.The indicated crystalline modifications of silica 24.8
Specified ground quartz sand 28.4
Common quartz sand 35.7
The specified aqueous solution of sodium hydroxide 11.1.

При содержании оксидов щелочных металлов в составе активных кристаллических модификаций Na2O менее 0,1 мол. трудно обеспечить полное превращение кварцевого песка в тридимит и/или кристоболит в процессе его обжига для получения ТК вяжущего в обычной вращающейся печи, а увеличение количества щелочных оксидов свыше 2 мол. или повышение концентрации водного раствора гидроксида натрия сверх 15 мас. приводит к увеличению общего содержания водорастворимых гидросиликатов в сырьевой смеси при ее автоклавном твердении, ослабляющих кварцевую цементирующую связку и снижающих водостойкость затвердевшего кремнебетона.When the content of alkali metal oxides in the composition of active crystalline modifications of Na 2 O is less than 0.1 mol. it is difficult to ensure the complete conversion of quartz sand into tridymite and / or cristobolite during its firing to obtain a binder TC in a conventional rotary kiln, and an increase in the amount of alkaline oxides in excess of 2 mol. or increasing the concentration of an aqueous solution of sodium hydroxide in excess of 15 wt. leads to an increase in the total content of water-soluble hydrosilicates in the raw material mixture during its autoclave hardening, weakening the quartz cementing binder and reducing the water resistance of hardened silica concrete.

При концентрации раствора NaOH менее 5 мас. требуется увеличение длительности автоклавной обработки для полного растворения и перекристаллизации активного кремнезема и твердения сырьевой смеси в отформованных изделиях и конструкциях. When the concentration of NaOH solution is less than 5 wt. an increase in the duration of autoclave treatment is required for the complete dissolution and recrystallization of active silica and hardening of the raw material mixture in molded products and structures.

Пример 1. Берут кристобаллитовое или кристобалит-тридимитовое вяжущее с содержанием 0,1 и 0,5 мол. Na2O в зернах естественной гранулометрии после обжига природного кварцевого песка во вращающейся печи и смешивают его с кварцевым песком, молотым до удельной поверхности 4800 см2/г, рядовым кварцевым песком в качестве мелкого заполнителя и кварцитовым щебнем фракции 5 20 мм в качестве крупного заполнителя при следующем соотношении компонентов смеси (см. табл. 2)
Полученную сухую сырьевую смесь затворяют водным раствором едкого натрия с концентрацией 12,5 20 мас. и после окончательного перемешивания из свежеприготовленной крупнозернистой кремнебетонной смеси формуют образцы - кубы 7х7х7 см на лабораторной виброплощадке, которые загружают с формами в автоклав и подвергают автоклавной обработке под давлением насыщенного водяного пара 1,2 МПа в течение 16 ч.Example 1. Take cristoballite or cristobalite-tridimite binder with a content of 0.1 and 0.5 mol. Na 2 O in grains of natural granulometry after firing of natural quartz sand in a rotary kiln and mixed with quartz sand, ground to a specific surface of 4800 cm 2 / g, ordinary quartz sand as a fine aggregate and quartzite gravel fraction 5 20 mm as a coarse aggregate in the following ratio of the components of the mixture (see table. 2)
The resulting dry raw mixture is closed with an aqueous solution of sodium hydroxide with a concentration of 12.5 to 20 wt. and after final mixing from a freshly prepared coarse-grained siliceous concrete mixture, 7x7x7 cm cubes are formed on a laboratory vibratory platform, which are loaded into the autoclave with the molds and autoclaved under a saturated vapor pressure of 1.2 MPa for 16 hours.

После гидротермальной обработки охлажденные до комнатной температуры образцы извлекают из форм, высушивают при 105 110oC и подвергают испытаниям на прочность в сухом и водонасыщенном состоянии по ускоренной методике /ГОСТ 12730-78/ путем кипячения в воде в течение 2 ч и последующей выдержки в воде в течение 2 сут для определения коэффициента водостойкости (размягчения).After hydrothermal treatment, samples cooled to room temperature are removed from the molds, dried at 105 110 o C and subjected to strength and dryness tests in accordance with the accelerated method / GOST 12730-78 / by boiling in water for 2 hours and subsequent exposure to water within 2 days to determine the coefficient of water resistance (softening).

Пример 2. Берут вяжущее различного минералогического состава с изменяющимся содержанием Na2O в зернах размером менее 0,63 мм и смешивают его с кварцевым песком, молотым до удельной поверхности 4800 см2/г и мелким заполнителем с крупностью зерен до 1,25 мм.Example 2. Take a binder of various mineralogical composition with a varying content of Na 2 O in grains less than 0.63 mm in size and mix it with quartz sand, ground to a specific surface of 4800 cm 2 / g and fine aggregate with a grain size of up to 1.25 mm.

Полученную сухую смесь мелкозернистого (песчаного) кремнебетона затворяют водным раствором NaOH разных концентраций, изготавливают опытные образцы-кубы и проводят их испытания, как описано в примере 1, при следующем соотношении ингредиентов (см. табл. 1)
Сравнительные свойства химически стойкого известного кремнебетона и предлагаемых в примерах 1 и 2 составов сырьевой смеси для его приготовления даны в таблице.The resulting dry mixture of fine-grained (sandy) siliceous concrete is shut with an aqueous solution of NaOH of various concentrations, experimental cubes are made and tested according to Example 1 in the following ratio of ingredients (see table 1)
Comparative properties of the chemically resistant known siliceous concrete and the raw material mixes proposed in Examples 1 and 2 for its preparation are given in the table.

Как следует из результатов полученных испытаний, при затворении кремнебетонной смеси водными растворами NaOH с концентрацией 5 15 мас. химически стойкий кремнебетон с крупным заполнителем по прочностным показателям и водостойкости не уступает прототипу при сохранении среднего содержания оксида щелочного металла в составе сырьевой смеси, но для его гидротермального твердения требуется в 2 4,5 раза меньше длительности автоклавной обработки при изготовлении изделий и конструкций. As follows from the results of the tests obtained, during the mixing of the concrete mixture with aqueous solutions of NaOH with a concentration of 5 to 15 wt. chemically stable silica concrete with a large aggregate in terms of strength and water resistance is not inferior to the prototype while maintaining the average alkali metal oxide content in the raw material mixture, but for its hydrothermal hardening it is required 2.5 times less than the autoclave treatment time in the manufacture of products and structures.

Дополнительное снижение энергозатрат при приготовлении предлагаемой сырьевой смеси достигается на стадии получения ТК вяжущего за счет исключения при его подготовке к использованию в составе сырьевой смеси технологических операций дробления и фракционирования продукта высокотемпературного обжига щелочно-кварцевой шихты благодаря отсутствию спекания зерен кварцевого песка во вращающихся печах при минимальном содержании присадок щелочных плавней 0,1 2 мол. An additional reduction in energy consumption during the preparation of the proposed raw material mixture is achieved at the stage of obtaining the binder TC due to the exclusion of technological operations of crushing and fractionation of the product of high-temperature firing of the alkaline-quartz charge in the preparation of the raw material mixture due to the absence of sintering of quartz sand grains in rotary kilns with a minimum content additives alkaline fluxes 0.1 2 mol.

Пониженные прочностные показатели для составов по примеру 2 закономерно объясняются повышенной в 1,6 раза водопотребностью мелкозернистой сырьевой смеси в сравнении с равноподвижной крупнозернистой смесью и, соответственно, повышенной пористостью затвердевшего песчаного кремнебетона. The reduced strength indices for the compositions according to example 2 are naturally explained by the 1.6 times increased water demand of the fine-grained raw material mixture in comparison with the equally-moving coarse-grained mixture and, accordingly, the increased porosity of the hardened sandy siliceous concrete.

Claims (2)

1. Сырьевая смесь для приготовления химически стойкого кремнебетона автоклавного твердения, включающая вяжущее с размером зерен до 1,25 мм из кристаллических модификаций кремнезема тридимит-кристобалитового состава, содержащих оксид щелочного металла, и молотого кварцевого песка, заполнитель и жидкость затворения, отличающаяся тем, что она содержит указанные кристаллические модификации кремнезема с 0,1-2,0 мол. оксида щелочного металла и жидкость затворения в виде водного раствора соединения щелочных металлов, например, гидроксида натрия 5-15%-ной концентрации (в пересчете на гидроксид щелочного металла). 1. The raw material mixture for the preparation of chemically stable autoclaved silica concrete, comprising a binder with a grain size of up to 1.25 mm from crystalline modifications of silica of tridymite-cristobalite composition containing alkali metal oxide and ground quartz sand, aggregate and mixing liquid, characterized in that it contains the indicated crystalline modifications of silica with 0.1-2.0 mol. alkali metal oxide and a mixing liquid in the form of an aqueous solution of a compound of alkali metals, for example, sodium hydroxide 5-15% concentration (in terms of alkali metal hydroxide). 2. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что при обычном вибрационном способе формования изделий и конструкций она содержит указанные компоненты при следующем их соотношении, мас. 2. The mixture according to claim 1, characterized in that in the usual vibrational method of forming products and structures, it contains these components in the following ratio, wt. Указанные кристаллические модификации кремнезема 14,3
Указанный молотый кварцевый песок 15,6
Рядовой кварцевый песок 12,6
Щебень 51,7
Указанный водный раствор гидроксида натрия 5,8
3. Смесь по п.1, отличающаяся тем, что при обычном вибрационном способе формования изделий и конструкций она содержит указанные компоненты при следующем их соотношении, мас.These crystalline modifications of silica 14.3
Specified Ground Quartz Sand 15.6
Common quartz sand 12.6
Crushed stone 51.7
The specified aqueous solution of sodium hydroxide 5.8
3. The mixture according to claim 1, characterized in that in the usual vibrational method of molding products and structures, it contains these components in the following ratio, wt. Указанные кристаллические модификации кремнезема 24,8
Указанный молотый кварцевый песок 28,4
Рядовой кварцевый песок 35,7
Указанный водный раствор гидроксида натрия 11,1уThe indicated crystalline modifications of silica 24.8
Specified ground quartz sand 28.4
Common quartz sand 35.7
The specified aqueous solution of sodium hydroxide 11,1U
SU5003066 1991-09-24 1991-09-24 Raw material mix for preparation of chemically stable silicon-concrete of autoclave hardening RU2074144C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5003066 RU2074144C1 (en) 1991-09-24 1991-09-24 Raw material mix for preparation of chemically stable silicon-concrete of autoclave hardening

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU5003066 RU2074144C1 (en) 1991-09-24 1991-09-24 Raw material mix for preparation of chemically stable silicon-concrete of autoclave hardening

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2074144C1 true RU2074144C1 (en) 1997-02-27

Family

ID=21585639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU5003066 RU2074144C1 (en) 1991-09-24 1991-09-24 Raw material mix for preparation of chemically stable silicon-concrete of autoclave hardening

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2074144C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000075088A1 (en) * 1999-06-03 2000-12-14 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiju 'kirilishin I Partnery' Method for producing cristobalite and cladding articles made thereof
CN112429997A (en) * 2020-10-13 2021-03-02 邱业恒 Silicon-based decorative material and preparation method thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 4234347, кл. C 09 K 3/00, 1980. Коррозия бетона и повышение долговечности железобетонных конструкций/ Сборник.- Ростов, Ростовский университет, 1985, с. 42 - 46. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000075088A1 (en) * 1999-06-03 2000-12-14 Obschestvo S Ogranichennoi Otvetstvennostiju 'kirilishin I Partnery' Method for producing cristobalite and cladding articles made thereof
CN112429997A (en) * 2020-10-13 2021-03-02 邱业恒 Silicon-based decorative material and preparation method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lanas et al. Mechanical properties of natural hydraulic lime-based mortars
Man et al. Engineering properties and microstructure analysis of magnesium phosphate cement mortar containing bentonite clay
AU2007219709B2 (en) Matrix for masonry elements and method of manufacture thereof
US20070221100A1 (en) Process for the preparation of self-glazed geopolymer tile from fly ash and blast furnace slag
EP3551406B1 (en) Landscaping product and method of production thereof
US8747549B1 (en) Fly ash-based cementitious mixture
EP2385966A2 (en) Geopolymer compositions
KR20090120467A (en) High strength cement, mortar and concrete including industrial by-products
US11572311B2 (en) Concrete composition containing palm oil fuel ash
EP3442927B1 (en) Method for producing aerated concrete moulded bodies
KR20220054304A (en) Inorganic polymers and their use in synthetic materials
KR100230022B1 (en) Earthen brick and its manufacturing method
RU2074144C1 (en) Raw material mix for preparation of chemically stable silicon-concrete of autoclave hardening
JPH0826794A (en) Production of cement
Koutnik et al. Properties of mortars based on β-belite-metakaolinite-hydrated lime binder system
RU2775251C1 (en) Concrete mix
RU2651683C1 (en) Concrete mixture with high efflorescence resistance
RU2239611C1 (en) Mix for manufacturing especially strong large-size building units
JP2003267772A (en) Grout composition
RU2246464C2 (en) Magnesia binder-based composition
RU2238251C2 (en) Magnesia cement-based composition
JP2024504711A (en) Low-carbon binders and building materials for summer comfort
EP4001238A1 (en) Method for the refurbishment of porous construction materials
JPH11263656A (en) High strength cement-based hardened body
Reddy et al. EXPERIMENTAL STUDY ON HIGH PERFORMANCE CONCRETE BY PARTIAL REPLACEMENT OF CEMENT WITH METAKAOLIN AND FLY ASH

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20070925